邊坡勘察技術在水利工程中的應用分析

張喬軍

（貴州水利科技開發有限責任公司，貴州貴陽 550000）

1 邊坡勘察技術的主要作用和技術要求

水利水利工程中的邊坡勘察技術，其主要是了解與水利工程有關的地段的巖石參數以及邊坡相關工程的地質條件，通過對其穩定性進行研究與分析，進而采取針對性的處理方法。之所以要注重對邊坡的勘察，這是因為邊坡屬于單一的巖土類型，其整個穩定性與巖土體抗剪程度和臨空面的坡度均有關聯。其中巖土體結構面的形態以及邊坡坡面的組合關系都直接關系到整個邊坡的穩定性[1]。通過利用邊坡勘察技術進行勘察，進一步了解邊坡的坡體結構以及相關的巖土參數，從而推算出在降雨以及地下水滲透等情況下，對巖土工程帶來的影響。特別是對于位置處于山區的水利工程而言，通過利用邊坡勘查技術極大程度的保證了水利工程的建設質量與進度，對充分發揮出水利工程的社會效益和經濟效益都有非常重要的作用。由此可見，邊坡勘察技術是運用合理有效的勘察方式方法，對相關的巖土參數、邊坡的坡體結構及巖土周圍的外部環境等進行勘察，其中，最關鍵的是查明坡體優勢結構面、影響坡體穩性的軟弱層以及影響軟弱層的相關因素等，通過分析，不僅能有效明確地下水滲透、降雨等因素對巖土工程產生的影響，同時還能提前預測受這些因素影響可能引發的邊坡工程變形破壞，從而提前采取有效的預防措施，降低邊坡工程變形的可能性。

邊坡勘察技術是山區地質勘察工作中最常用的技術之一，做好邊坡勘察對保證邊坡穩定性和巖土工程整體結構質量均有重要的意義。采用邊坡勘察技術進行巖土工程勘察時應掌握以下技術要求。

（1）做好勘察前準備工作，采用邊坡勘察技術勘察前，技術人員需對邊坡所在場地地質和環境條件、地形、地貌特征、邊坡范圍內的地層分布、性質及成因、各巖層的結構和物理力學性質等進行勘察，并根據勘察結果計算出巖土的物理力學參數值，同時還需要勘察場地邊坡的水文地質條件，根據水文地質條件評價地下水、地表水等可能引起的山洪災害，并且還需要分析地下水、地表水對邊坡穩定性的影響，然后，提出相應的防水、防洪措施。根據上述勘察數據，技術人員還需綜合分析和判定邊坡的穩定性，以便提出合理的邊坡設計參數和整治措施。

（2）在邊坡勘察過程中，邊坡區按照1:500的地形圖進行測量，共根據測量結果提供1:200的邊坡斷面圖。

（3）合理布置勘探剖面，采用邊坡勘察技術勘察時，技術人員需嚴格按照相關規范和邊坡的具體情況合理布置勘探剖面。確保每條剖面鉆孔數量在3個以上，鉆孔孔深不低于坡腳標高以下3m，若鉆孔孔深達到設計孔深前進入微風化基巖的3m，需提前停止鉆孔。

2 邊坡勘察的具體方法

想要獲取邊坡的相關數據信息，就需要利用地面調查、測繪等多種方式聯合勘察技術，從而最終達到達到工作要求。其中對于地面露頭條件的不利因素，使用槽探和坑探的方式進行深度勘探。而為獲取巖土體物理力學參數，則需要進行相關計算，主要是采用室內試驗和現場原位測試的方式，利用這兩種方式能夠獲得準確的結果，對于邊坡勘察工作的開展有著非常重要的意義。

其中，關于室內試驗，目前主要采用三軸試驗和直剪試驗的方式。直剪試驗操作簡單，但是其準確度不高。而三軸試驗能夠通過模擬巖土的實際受力條件，獲得較為滿意的數據結果[2]。但是這種試驗方式需耗費較長的時間且過程復雜，可以發現，不管是哪種試驗方式，在應用過程中都存在一定的局限性。

而采用現場原位測試的方式，通過選擇與坡體受體情況符合的試驗點開展試驗，能夠比較客觀地了解其試驗結果，反應邊坡情況，全面準確獲取得到邊坡的相關數據。在進行勘察的過程中，還需要進行巖體應力測試空隙水壓力測試等。

3 水利工程中邊坡穩定性分析

面對各種地質災害，對水利工程帶來的不利影響，必須加強對水利工程中邊坡穩定性的分析。在進行邊坡穩定性分析之前，需要了解斜坡勘察得到的相關數據和資料，整個分析內容主要包括定性分析和定量分析兩個方面。

3.1 定性分析

針對水利工程邊坡穩定性的定性分析，主要目的是判斷邊坡穩定性以及將來可能受到各種因素帶來的發展趨勢。在這個過程中必須要考慮到滑動和穩定之間的關系，另外還需要充分考慮到邊坡的自然環境和影響因素，只有這樣才能夠做到客觀準確的實現對邊坡穩定性的分析。另外在進行邊坡穩定性分析過程中，還需要考慮到邊坡底層、巖石屬性、地質結構、水文條件等[3]。通過進行數據的對比，進而判斷邊坡的穩定性。然而由于邊坡穩定性受到多種因素的影響，特別是各種無法抗拒因素，包括地殼變化、斜坡的負荷大小、風化等上述因素，都極大程度的影響到邊坡的穩定性。而為充分了解邊坡的穩定性，必須要選擇合適的勘察方法，找到影響邊坡穩定性的主要因素和次要因素。

3.2 定量分析

完成對水利工程邊坡的定性分析之后進行定量分析，在定量分析的過程中，需要參考邊坡的地質剖面參數，對邊坡的穩定性作出評價。通過在完善的理論基礎上進行邊坡穩定性評價能夠獲得較為準確的穩定系數，這種方法也被叫做傳遞系數法，屬于目前我國水利工程建設過程中常用的方法。

4 水利工程的邊坡處理分析

面對各種因素均可能對邊坡穩定性帶來不良影響，這種情況下必須采取各種手段有效提高水利工程的邊坡穩定性，從而基于最大限度的避免因邊坡下滑而影響到工程質量和進度，目前針對水利工程的邊坡處理方法包括邊坡的負重減輕、阻斷地表降雨以及地下水、加固支檔3種。

在進行水利工程邊坡處理之前，必須要充分了解影響邊坡穩定性下降的因素，找到其原因，再明確其邊坡變形的范圍類型和程度，進而選擇最合適最恰當的方法進行對應處理。重點需要考慮到巖土和土體的參數變化，地下水的改變等等，從而實現在根本上解決邊坡失穩的問題，最大限度的保證水利工程的質量。針對邊坡加固，目前主要有以下3種技術。

4.1 混凝土抗滑樁技術

混凝土抗滑樁技術，在我國水利工程邊坡加固中是一種應用比較廣的技術。而借助我國水利工程的進步與發展，該技術也逐漸的完善。通過利用該技術，能夠有效提高邊坡的穩定性，且這種工程技術不需花費較大的經濟支出，特別是對于坡度較緩的邊坡，可發揮出較為理想的治理效果，具體操作是在坡體中打入抗滑樁，從而提高坡體的穩定性，利用樁體的阻滑性能，在解決邊坡失穩問題的同時保證工程的安全。

4.2 混凝土抗滑結構

混凝土抗滑結構中混凝土沉井是較為典型的代表，這種水利水電工程邊坡抗滑構造不僅能夠發揮出抗滑樁相同的性能，同時還能夠起到擋土墻的作用，進一步增加邊坡的穩定性。抗滑沉井具體的結構參數與施工作業環境、邊坡狀況有關，需要根據實際情況確定沉井橫隔梁的厚度和井壁的深度。通常情況下，沉井采取“田”字形設計結構，增加其自身結構的穩定性，對于土質良好的邊坡，可以采用錨桿和掛網等形式進行混凝土沉井的施工，對于土質狀況差的區域，需要根據其具體情況，增設鋼支撐，以提高邊坡整體的穩定性。在施工中，井壁通常采用噴射混凝土的形式進行施工，因此需要掌握好混凝土的性能，以確保能夠滿足邊坡加固的要求。

混凝土沉井是混凝土抗滑結構技術中常用的一種，通過利用這種方式不僅保證水利工程邊坡穩定性，還能夠發揮出擋土墻的作用，進一步增強邊坡的穩定性。而針對混凝土沉井其具體的結構參數與施工作業，需要充分參考具體的施工作業環境以及邊坡情況，進而確定合適的厚度和井壁的深度。一般情況下混凝土沉井采用田字形進行設計，不僅能夠增強其本身的穩定性，針對土質良好的邊坡，則采用錨桿和掛網的形式進行混凝土沉井施工。對于土質狀況差的區域，可增設鋼支撐，從而保證其穩定性，一般是在具體施工中對井壁采用噴射混凝的噴射混凝土的形式施工。

4.3 預應力錨固技術

針對高大型邊坡以及穩定性不高的區域，采用預應力錨固技術，能夠進行有效的邊坡加固。這種加固技術要比上述兩種方式成本更高，且有著較大的施工難度。但是施工完成后可獲得滿意的邊坡防護效果。這種技術主要是用于穩定性較差的邊坡，具體施工是將預應力錨桿打入邊坡中在用后張法預應力張拉增加及預應力。完成這一步后壓漿，將其與整個邊坡形成一個整體，最后在邊坡表面噴射混凝土，從而達到穩定邊坡效果。

5 水利工程中邊坡勘察技術應用案例

某電力企業計劃修建一個中型電站，于項目前期開展選址工作。在可行性研究階段，收集與分析現有資料，對場址穩定性和適應性進行巖土工程評價，在初步勘察階段，主要對地段穩定性的巖土工程進行評價。勘探工程是查明地面地質調查與測繪尚不易查明情況的主要手段，如邊坡地層埋藏情況、風化界線、埋藏構造、軟弱結構面及潛在滑動面的形態分布等，是揭露滑坡結構以及地下水發育情況的有效方法，也是邊坡治理的主要依據。

某水利工程邊坡地質條件復雜，收集到的相關資料數據顯示在某段還發生過不同程度塌方，考慮到這一滑坡地質條件較為復雜，需進行全面地質勘查。然而由于勘察作業的難度大，主要體現在危險性高，勘查時間較長，因此成立地質災害勘察小組開展野外勘察工作，并整理各類圖件、滑坡參數、穩定性評價等。

在前期準備方面，在充分結合《滑坡防治工程勘查規范》（GB/T 32864—2016）勘查技術要求的基礎上，明確該工程滑坡地質勘探線剖面（編號1～6）。一共布置鉆孔11只，孔間距50m，排距50m，針對偏離勘探線鉆孔主要采用垂直投影方式。

具體勘察過程中，施鉆方法以容易發現滑帶（軟弱層）和含水層、盡可能保持地層原狀結構和提取足夠的原狀巖芯為原則。原則上對滑帶土、軟弱夾層等重要地層采用干鉆或無泵反循環鉆進，確保土樣質量。在鉆進中記錄孔內異常情況，如縮孔、掉快、漏水、套管變形、鉆速快慢等，并標明位置，因為這些是可能的滑帶及潛在滑面位置。分層采取土樣、巖樣及水樣，并密封送試驗室試驗，重點是與滑動帶有關地層，采取的土樣如圖1所示。

圖1 采取的土樣

因區內巖體斷層、節理發育，巖層復雜，鉆探施工過程中極易發生掉塊卡鉆等孔內事故，經多次變徑下套管后，鉆孔開孔孔徑均為130mm，鉆孔終孔孔徑為91mm。巖芯采取率一般不低于80%，設備統一采用XY-100型工程鉆機，如圖2所示。與此同時，開展工程物探、現場與室內試驗、位移監測、孔內電視成像等，才能最終得出地質勘探的結果。

圖2 XY-100型工程鉆機工作現場

通過邊坡勘察，發現后緣山體存在多風化巖層中節理裂隙面或軟弱夾層面，滑坡穩定性差，危險性較高。

6 結語

綜上所述，在水利工程施工過程中通過應用邊坡勘察技術能夠有效保證水利工程邊坡穩定性。但是需要注意的是，為最大限度的發揮出邊坡勘察技術的作用，必須在整個施工過程中嚴格按照相關要求開展施工，保證施工質量，從而最大限度的發揮出邊坡勘察技術的價值。